ELECTRÓNICA DE POTENCIA

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1 ELECTRÓNICA DE POTENCIA Asigatura Obligatoria de 3º I. T. I. esp. Electricidad CURSO 0/0 Profesor: Ferado Martíez Rodrigo Págia de 9

2 INDICE DEL MATERIAL. Itroducció a la asigatura, 3. Exámees de cursos ateriores, 7 3. Problemas propuestos (por temas), 4. Itroducció al apredizaje cooperativo, 9 5. Euciados de prácticas, Capítulo, 3 7. Capítulo a. Aputes, 3 b. Presetacioes, 43 c. Platillas gráficas, 56 d. Orgaizació del capítulo, 60 e. Problemas resueltos, Capítulo 3 a. Aputes, 7 b. Presetacioes, 76 c. Orgaizació del capítulo, 93 d. Problemas resueltos, Capítulo 4 a. Presetacioes, 97 b. Orgaizació del capítulo y problemas resueltos, Capítulo 5 a. Presetacioes, 08 b. Orgaizació del capítulo y problemas resueltos, 8. Capítulo 6 a. Presetacioes, 9 b. Orgaizació del capítulo y problemas resueltos, 5 c. Hojas de características, 7 Págia de 9

3 PROGRAMA DE TEORÍA CAPÍTULO : Itroducció... Tipos de covertidores electróicos de potecia... Semicoductores de potecia. CAPÍTULO : Covertidores CA/CC... Topologías fudametales... Covertidores co matriz geeral de coversió..3. Covertidores co matriz de coversió ca/cc..4. Covertidores e puete..5. Feómeo de comutació..6. Rectificadores co carga L-R-E..7. Rectificadores de cuatro cuadrates Aplicacioes. CAPÍTULO 4: EL tiristor. 4.. Estructura. 4.. Características estáticas Caracteristicas de puerta Pérdidas de potecia. CAPÍTULO 5: EL IGBT. 5.. Estructura básica. 5.. Características -I Operació física del compoete Comutació del IGBT Pérdidas de potecia. CAPÍTULO 3: Covertidores CC/CA. 3.. Itroducció. 3.. Covertidores de pulso úico por semiciclo Covertidores de pulso múltiple Filtro de salida. CAPÍTULO 6: Régime térmico. 6.. Régime térmico permaete. 6.. Régime térmico trasitorio. PROGRAMACIÓN DE TEORÍA (LIBRO DE TEXTO) CAPÍTULO (CONERTIDORES CA/CC): Referecia [], pág. 80 a 88, pág. 37 a 55, pág. 57 a 60, pág. 64 a 8, pág. 88 a 93, pág. 300 a 30. CAPÍTULO 3 (CONERTIDORES CC/CA): Referecia [], pág. 38 a 403. CAPÍTULO 4 (EL TIRISTOR): Referecia [], pág. 34 a 47. CAPÍTULO 5 (EL IGBT): Referecia [3], pág. 66 a 63. CAPÍTULO 6 (RÉGIMEN TÉRMICO): Referecia [], pág. 79 a 83. [] S. Lorezo Matilla, J.M. Ruiz Gozález, A. Martí Mirada. Simulació, Cotrol Digital y Diseño de Covertidores Electróicos de Potecia mediate PC. Departameto de Tecología Electróica. Uiversidad de alladolid. [] J.A. Gualda, S. Martíez, P.M. Martíez. Electróica Idustrial: Técicas de Potecia. Editorial Marcombo. 99. [3] N. Moha, T.M. Udelad. Power Electroics. Editorial Joh Willey ad Sos (Referecia Biblioteca, A-6574) CALIFICACIÓN Teoría 0 %, cuestioes/problemas 60 % y laboratorio 0 %. Teoría: dos temas elegidos de la lista de Objetivos Formativos Geerales. El exame del primer tema se realiza e octubre o oviembre (la fecha se comuicará co tiempo suficiete) y su coteido será los capítulos a 3. El exame del segudo tema se realiza e el exame ordiario, y su coteido será los capítulos 4 a 6. Prácticas: se realizará la evaluació e el laboratorio. El resultado de esta evaluació se utilizará para computar la ota de la covocatoria ordiaria y extraordiaria. METODOLOGÍA: Apredizaje Cooperativo PRÁCTICAS: Grupos Oficiales: L (desde A hasta.), L (desde hasta Z). Teer esto e cueta a la hora de elegir grupo e otras asigaturas. Comiezo de las prácticas: lues 7 de octubre. No se covalidará las prácticas realizadas e cursos ateriores, i se guardará la ota para los siguietes. Págia 3 de 9

4 OBJETIOS FORMATIOS OBJETIOS FORMATIOS GENERALES Los objetivos formativos geerales costituye ua lista de lo que los estudiates tiee que saber hacer e el exame. Capítulo Saber compoer ua preguta de teoría sobre tipos de covertidores electróicos de potecia y sobre tipos de semicoductores de potecia. Capítulo Saber compoer ua preguta de teoría y resolver cuestioes sobre: - Topologías fudametales de covertidores CA/CC: o cotrolados, cotrolados y semicotrolados - Covertidores co matriz de coversió CA/CC - Covertidores CA/CC e puete - Rectificadores de cuatro cuadrates - Rectificadores co carga RLE Saber resolver problemas sobre: - Forma de oda de tesioes y corrietes de diferetes tipos de rectificadores o cotrolados, cotrolados o semicotrolados - Idetificació de cuál es el semicoductor que coduce e cada itervalo temporal de fucioamieto de u rectificador - Cálculo de las siguietes variables: tesió media de salida, armóicos de la tesió de salida, corriete media de los semicoductores, corriete eficaz de los semicoductores, corriete media del trasformador, corriete eficaz del trasformador, tesió máxima e los semicoductores - Determiació del tipo de carga e rectificadores co carga RLE, a partir de las formas de oda Capítulo 3 Saber compoer ua preguta de teoría y resolver cuestioes sobre: - Topologías de iversores - Cotrol de la tesió de salida de iversores - Iversores de pulso úico por semiciclo: motaje semipuete, motaje moofásico e puete, motaje trifásico - Iversores de pulso múltiple por semiciclo co cotrol PWM seoidal: motaje semipuete, motaje moofásico e puete - Filtro de la tesió de salida Saber resolver problemas sobre: - Cálculo del armóico fudametal y los armóicos sucesivos e iversores de pulso úico por semiciclo - Cálculo del armóico fudametal e iversores de pulso múltiple por semiciclo - Diseño del filtro de salida Capítulo 4 Saber compoer ua preguta de teoría y resolver cuestioes de tiristores sobre: - Estructura y fucioamieto básico - Características estáticas (tesió corriete) - Características de puerta - Pérdidas de potecia Saber resolver problemas sobre: - Codicioes de disparo - Cálculo de potecia disipada Capítulo 5 Saber compoer ua preguta de teoría y resolver cuestioes de IGBTs sobre: - Características -I - Operació física del compoete Págia 4 de 9

5 - Comutació del IGBT - Pérdidas de potecia Saber resolver problemas sobre: - Cálculo del puto de trabajo - Cálculo de las pérdidas de potecia Capítulo 6 Saber compoer ua preguta de teoría y resolver cuestioes sobre Régime Térmico (permaete y trasitorio) Saber resolver problemas sobre: - Régime térmico permaete - Régime térmico trasitorio OBJETIOS FORMATIOS ESPECÍFICOS Los objetivos formativos específicos so ua lista de adquisicioes muy cocretas que debe realizar los alumos. Idica lo que el profesor espera que el alumo sea capaz de hacer cuado termie de cursar la asigatura. Estos objetivos o so ua lista cerrada, pero idica la mayor parte de las adquisicioes que debe realizar el estudiate. Capítulo Determiar el águlo de disparo y el tipo de rectificador a partir de la gráfica de la tesió de salida de u rectificador. Determiar el tipo de carga de u rectificador (R, L y/o E) a partir de las gráficas de tesió y/o corriete. Calcular el valor medio de la tesió de salida e rectificadores co carga resistiva o iductiva. Calcular el valor de los armóicos de la tesió de salida e rectificadores co coducció cotiua. Calcular el valor medio de la corriete e los semicoductores y e el trasformador de u rectificador co carga resistiva o iductiva. Calcular el valor eficaz de la corriete e el trasformador de u rectificador co carga resistiva o iductiva. Calcular el valor máximo de la tesió que tiee que soportar u semicoductor e u rectificador cotrolado o o cotrolado. Determiar la forma de oda de la tesió e u semicoductor de u rectificador o cotrolado o cotrolado. Explicar las gráficas de las tesioes o de las corrietes de u rectificador co carga RLE. Diseñar u rectificador para que realice ua fució dada. E el exame se idicará cómo es la tesió de etrada dispoible y se pedirá que se diseñe u rectificador para que cumpla uas especificacioes. Capítulo 3 Calcular el valor del armóico fudametal y de los armóicos sucesivos e iversores de pulso úico por semiciclo. Calcular el valor del armóico fudametal e iversores co modulació de achura de pulsos. Determiar qué semicoductor coduce e cada istate e u iversor, e fució de la corriete y la tesió de salida. Obteer las fórmulas de cálculo de la tesió de salida y sus armóicos, e u iversor. Idicar la ifluecia que tiee sobre la forma de oda de la tesió de salida, los águlos de desfase de portadoras y moduladoras e u iversor e puete moofásico. Determiar qué tipo de iversor es el más adecuado para ua aplicació dada y explicar los criterios utilizados. Capítulo 4 Iterpretar las curvas estáticas del tiristor. Calcular la potecia disipada por u tiristor motado e u recitificador co carga resistiva o iductiva. Calcular la recta de carga del circuito de puerta de u tiristor y relacioarla co las curvas de disparo. Págia 5 de 9

6 Capítulo 5 Calcular las pérdidas de potecia e u IGBT e coducció y e comutació. Respoder cuestioes sobre el fucioamieto básico de u IGBT. Calcular el puto de trabajo de u IGBT. Capítulo 6 Calcular la tesió e la uió de u semicoductor e régime estacioario y e régime permaete. Laboratorio Saber realizar motajes de rectificadores e iversores e laboratorio, utilizado los medios dispoibles e el mismo. Saber realizar medidas co el osciloscopio y el polímetro (tesioes y corrietes, e altera y cotiua) sobre los motajes de rectificadores e iversores. REPARTO DEL TIEMPO PRESENCIAL Y FUERA DE CLASE DEL ESTUDIANTE TEMA Actividad presecial Horas e clase Total Actividad o clase presecial Horas fuera de clase Total fuera clase Total por tema Presetació asigat. Itroducció 0 Clase expositiva 3 Estudio 9 Apr. cooperativo puzzle 5 Trabajo e grupo 3 Apr. coop. laboratorio 8 6 Prep. exam. lab Clase expositiva 4 Estudio 8 Apr. cooperativo puzzle 3 Trabajo e grupo 3 Apr. coop. laboratorio 6 3 Prep. exam. lab Clase expositiva 4 Estudio 4 Apr. cooperativo puzzle 5 Trabajo e grupo 6 5 Clase expositiva 3 Estudio 4 Apr. cooperativo puzzle 5 Trabajo e grupo 6 6 Clase expositiva Estudio 3 Apr. cooperativo puzzle 4 Trabajo e grupo 4 8 TOTAL Págia 6 de 9

7 DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA Electróica de Potecia 3º I.T.I. Esp. Electricidad Fecha: 9/0/09 Aula SA4-7:00h A B C D 0 A B C D A B C D A B C D 3 A B C D A B C D 4 A B C D 3 A B C D 5 A B C D 4 A B C D 6 A B C D 5 A B C D 7 A B C D 6 A B C D 8 A B C D 7 A B C D 9 A B C D CORREC. INCOR. SIN RESP. NOTA TEST NOTA TEORÍA INSTRUCCIONES: Las respuestas se idicará marcado co ua X la casilla correspodiete. Para ivalidar ua casilla y elegir otra respuesta, se rodeará co u círculo la opció o válida y se marcará co ua ueva X el cuadro correcto. Cada preguta tiee ua úica respuesta, si se señala más de ua se cosiderará ula. Las respuestas acertadas suma u puto, las icorrectas se calificará co /3 y las o cotestadas i suma i resta. APELLIDOS Y NOMBRE: FIRMA:. Sea u rectificador e puete trifásico cotrolado, que se alimeta desde ua red trifásica de 400 eficaces de líea y 50Hz. Se coecta a la salida ua carga altamete iductiva que cosume ua corriete prácticamete costate de 40A. Calcular el valor del águlo de disparo ecesario para que la tesió de salida sea de 50. a) 3,43 b) 4,43 c) 5,43 d) 6,43 ELECTRÓNICA DE POTENCIA Págia 7 de 9

8 . La gráfica siguiete correspode a u rectificador e puete trifásico, idicar el valor del águlo de disparo. a) 60 b) 80 c) 40 d) U rectificador trifásico e puete cotrolado se alimeta co ua tesió eficaz fase-fase de 380. La carga es ua fuete de corriete costate de 500 A. Si la frecuecia de etrada del rectificador es de 50 Hz, calcular la amplitud del armóico de 450 Hz cuado el águlo de disparo es de 30. a) 0 b) 75,34 c) 85,34 d) 95,34 4. E el rectificador aterior, calcular el máximo valor de la tesió e los tiristores. a) 0 b) 3, c) 380 d) 537,4 5. U rectificador trifásico e puete cotrolado se alimeta co ua tesió eficaz fase-fase de 380. La carga es ua resistecia de 0 Ω. Calcular el valor medio de la tesió de salida cuado el águlo de disparo es 00. a) 30,95 b) 37,95 c) 4,95 d) 49,95 6. E el rectificador aterior, calcular el valor eficaz de la corriete de cada fase del trasformador. a) 4,044 A b) 4,544 A c) 5,044 A d) 5,544 A 7. La figura muestra u rectificador semicotrolado que alimeta ua carga RE a partir de ua tesió v G de 0 eficaces. Los semicoductores se cosidera ideales y los valores de la carga so: R8Ω, E00. Calcular el valor medio de la tesió de salida v O, cuado el águlo de disparo de los tiristores es de 90. a) 4,9 b) 39,9 c) 54,9 d) 69,9 ELECTRÓNICA DE POTENCIA Págia 8 de 9

9 8. E el iversor de la figura, idicar cuáles so los semicoductores que coduce durate el tiempo T. a) Trasistor-Trasistor4 b) Diodo-Diodo3 c) Trasistor-Diodo3 I d) Trasistor-Diodo4 + SAL dc _ I 3 dc SAL I SAL I SAL I I 4 dc T 9. U iversor moofásico semipuete está alimetado co ua tesió de 00 e cada semibatería. Calcular el valor eficaz del armóico fudametal de la tesió de salida cuado se cotrola mediate pulso úico por semiciclo. a) 90,03 b) 7,3 c) 80,06 d) 54,64 0. U iversor moofásico semipuete está alimetado co ua tesió de 00 e cada semibatería. Calcular el valor eficaz del quito armóico de la tesió de salida cuado se cotrola mediate pulso úico por semiciclo. a) 8,0 b) 5,46 c) 36,0 d) 50,9. Sea u iversor trifásico co modulació PWM. La tesió de cada semibatería es DC/ 00 y el ídice de modulació es x 0,6. Calcular la amplitud del primer armóico de la tesió fase-fase. a) 60 b) 03,9 c) 0 d) 07,8. Sea u iversor moofásico semipuete, cotrolado mediate modulació seoidal de pulsos. Idicar cuál es la expresió de la tesió de salida. se 4dc cos ωt, impar se dc cos ωt se xdc dc cosω + st a) SAL b) SAL c) d) SAL SAL dc xdccosωst + se ( + x cosωst) cosωt ( + xcosωst) se ( xcosωst) cosωt cos [ ( ωt + φ ) ] ELECTRÓNICA DE POTENCIA 3 Págia 9 de 9

10 3. E la figura se represeta las curvas características que delimita la zoa de disparo seguro del tiristor represetado e la figura. Si la fuete de tesió cotiua SG puede tomar valores etre 6 y 7, qué rago de valores puede tomar la resistecia R? a) 9,5Ω - 40Ω b),73ω - 40Ω c) 9,5Ω - 5,85Ω d),73ω - 5,85Ω 4. Sea u rectificador bifásico simple cotrolado, co tesió fase-eutro de 0 eficaces. Calcular la potecia disipada e cada tiristor cuado la carga es ua resistecia de 5 Ω y el águlo de disparo es 60. Datos del tiristor: umbral,, r diámica 0 mω. a),56 W b),656 W c) 3,56 W d) 3,656 W 5. Calcular la potecia que disipa el IGBT de la figura, sabiedo que la tesió puerta emisor GE es de 5. R D 0 Ω GG R G DD 300 a) 3,75 W b) 3,76 W c) 4,5 W d) 6,5 W ELECTRÓNICA DE POTENCIA 4 Págia 0 de 9

11 6. Calcular la potecia disipada por el IGBT de la figura. Datos: f khz, DS(SAT)., ciclo de servicio t o /T 0., t r 450 s, t f 950 s, t d(o) 450 s, t d(off) 700 s, R D 5 Ω, DD 900. a) 39,58 W b) 46,58 W c) 53,58 W d) 60,58 W GG R G R D 5 Ω DD U tiristor motado sobre u radiador preseta la impedacia térmica trasitoria de la figura. Desde t 0 hasta t 60 s, el tiristor disipa 700 W. A partir de ese mometo pasa a disipar 0 W. Si la temperatura ambiete es de 40 C, calcular la temperatura e la uió cuado ha trascurrido 00 segudos. a) 70 C b) 76 C c) 8 C d) 88 C TEORÍA. Régime Térmico Permaete y Trasitorio. ELECTRÓNICA DE POTENCIA 5 Págia de 9

12 DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA Electróica de Potecia 3º I.T.I. Esp. Electricidad Fecha: 0/0/0 Aula PA3-0:00h A B C D 0 A B C D A B C D A B C D 3 A B C D A B C D 4 A B C D 3 A B C D 5 A B C D 4 A B C D 6 A B C D 5 A B C D 7 A B C D 6 A B C D 8 A B C D 7 A B C D 9 A B C D CORREC. INCOR. SIN RESP. NOTA TEST NOTA TEORÍA INSTRUCCIONES: Las respuestas se idicará marcado co ua X la casilla correspodiete. Para ivalidar ua casilla y elegir otra respuesta, se rodeará co u círculo la opció o válida y se marcará co ua ueva X el cuadro correcto. Cada preguta tiee ua úica respuesta, si se señala más de ua se cosiderará ula. Las respuestas acertadas suma u puto, las icorrectas se calificará co /3 y las o cotestadas i suma i resta. APELLIDOS Y NOMBRE: FIRMA:. La figura adjuta represeta la potecia procesada por el sistema de potecia frete a la frecuecia de operació de los comutadores. Idica cuál es el semicoductor de potecia que se emplea e la regió sombreada B. a) Trasistor bipolar b) MOSFET c) IGBT d) Tiristor ELECTRÓNICA DE POTENCIA Págia de 9

13 . Cuál es el marge de variació de α (águlo de disparo) e u rectificador trifásico e puete co carga resistiva? a) 0-60 b) 0-0 c) 0-50 d) La gráfica de la figura represeta la tesió de salida de u rectificador alimetado co tesioes que tiee ua frecuecia de 50 Hz. Idicar el tipo de rectificador. a) Puete trifásico co águlo de disparo 0 b) Trifásico simple co águlo de disparo 0 c) Hexafásico co águlo de disparo 30 d) Puete moofásico co águlo de disparo 0 5ms 0ms 5ms 0ms 4. La tesió de salida (valor medio) de u covertidor CA/CC trifásico e puete co carga resistiva vale 38. Si la tesió de alimetació es de 380 eficaces etre fases, determia co qué valor de α se está trabajado. a) 9 b) 4 c) 55 d) Qué valor tiee α e la Fució Existecial represetada e la figura? () se A H t + cos(w t α) A a) 0 b) 36 c) 7 d) Determia el valor medio de la corriete que circula por cada uo de los tiristores de u rectificador hexafásico simple alimetado co ua tesió altera fase-eutro de 00 eficaces, cuado la carga es ua resistecia de 0Ω y el águlo de disparo es de 30. a) 3,40A b) 3,90 A c) 4,40 A d) 4,90 A 7. E el rectificador aterior, calcular el valor medio de la tesió de salida. a) 65,4 b) 33,9 c) 86,5 d) 405, ELECTRÓNICA DE POTENCIA Págia 3 de 9

14 8. U rectificador trifásico simple o cotrolado se alimeta co ua tesió fase-eutro de 7 eficaces. La carga es ua resistecia de Ω. Determiar la corriete eficaz e cada diodo. a) 8,59 A b) 33,59 A c) 38,59 A d) 43,59 A 9. U iversor moofásico semipuete y pulso úico por semiciclo tiee ua tesió e cada semibatería de 48. Calcular la amplitud del armóico fudametal de la tesió de salida. a) 43, b) 6, c) 86,43 d), 0. U iversor moofásico e puete co modulació seoidal tiee ua tesió e cada semibatería de 48. El desfase etre moduladoras (desfase etre los dos semipuetes) es de 80. El ídice de modulació es 0,4. Calcular el valor de pico del armóico fudametal de la tesió de salida. a) 9, b) 33,3 c) 38,4 d) 66,5. Las gráficas siguietes so la tesió fase-eutro y fase-fase de u iversor. Idicar cuál es la afirmació correcta respecto del tipo de iversor. a) Iversor trifásico co águlo de desfase de portadoras 0 grados. b) Iversor e puete moofásico co águlo de desfase de moduladoras de 0 grados, y co águlo de desfase de portadoras de 0 grados. c) Iversor e puete moofásico co águlo de desfase de moduladoras de 80 grados, y co águlo de desfase de portadoras de 0 grados. d) Iversor e puete moofásico co águlo de desfase de moduladoras de 80 grados, y co águlo de desfase de portadoras de 80 grados. ELECTRÓNICA DE POTENCIA 3 Págia 4 de 9

15 . U iversor moofásico preseta ua tesió de salida co el siguiete coteido armóico Frecuecia (Hz) Amplitud () Idicar cuáles so los mejores valores para u filtro LC que se coloque a la salida del iversor. a) L 5 mh, C 00 μf b) L 00 mh, C 500 μf c) L 500 μh, C 0 μf d) L 50 μh, C 0 μf 3. U rectificador bifásico simple cotrolado está alimetado por ua tesió simple (fase-eutro) de 00 eficaces. El rectificador alimeta ua resistecia de Ω. La tesió umbral del tiristor es de y su resistecia diámica de 40 mω. Calcular la potecia que disipa cada tiristor cuado el águlo de disparo es 45. a) 68,7 W b) 98,7 W c) 8,7 W d) 58,7 W 4. U tiristor preseta uas características de puerta como las de la figura. Se dispara mediate el cierre del iterruptor I. Idicar cuál es la forma correcta de disparar el tiristor. a) 0, R 40 Ω, duració del pulso 50 % b) 8, R 6 Ω, duració del pulso 00 % c) 8, R 8 Ω, duració del pulso 00 % d) 5, R 0 Ω, duració del pulso 00 % R I 5. U IGBT se mota e u circuito co ua fuete de tesió cotiua y ua resistecia. Tiee aplicada ua tesió de puerta periódica, como se idica e la figura. Calcular la potecia disipada (tato por comutació como por coducció) e el IGBT. Datos del IGBT: gs ds(o),, td(o)60s, tr300s, td(off)350s, tf400s. dc 0 a) 9,7 W b) 0,7 W c),7 W d),7 W 6. Sea u iversor e puete moofásico co pulso úico por semiciclo, la tesió de batería es DC 000 y el desfase etre ambas ramas del iversor es de 80. Calcular la potecia media disipada e coducció e cada IGBT cuado la carga es ua resistecia de 50 Ω. Datos: DS(SAT),. a) 4 W b) 4,4 W c) 4,8 W d) 5, W R Ω t (μs) ELECTRÓNICA DE POTENCIA 4 Págia 5 de 9

16 7. Durate el fucioamieto de u rectificador, sus tiristores sufre u régime de carga represetado e la figura por la potecia disipada por cada tiristor e fució del tiempo. Si la temperatura ambiete del emplazamieto del rectificador es de 30ºC, determia la temperatura de la uió de los tiristores e e istates t 0sg. a) 6 C b) 74 C c) 86 C d) 98 C TEORÍA. Régime Térmico Trasitorio ELECTRÓNICA DE POTENCIA 5 Págia 6 de 9

17 DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA Electróica de Potecia 3º I.T.I. Esp. Electricidad Fecha: 7/0/0 Aula BA - 7:00h A B C D 0 A B C D A B C D A B C D 3 A B C D A B C D 4 A B C D 3 A B C D 5 A B C D 4 A B C D 6 A B C D 5 A B C D 7 A B C D 6 A B C D 8 A B C D 7 A B C D 9 A B C D CORREC. INCOR. SIN RESP. NOTA TEST NOTA TEORÍA INSTRUCCIONES: Las respuestas se idicará marcado co ua X la casilla correspodiete. Para ivalidar ua casilla y elegir otra respuesta, se rodeará co u círculo la opció o válida y se marcará co ua ueva X el cuadro correcto. Cada preguta tiee ua úica respuesta, si se señala más de ua se cosiderará ula. Las respuestas acertadas suma u puto, las icorrectas se calificará co /3 y las o cotestadas i suma i resta. APELLIDOS Y NOMBRE: FIRMA:. Sea u rectificador e puete trifásico cotrolado, que se alimeta desde ua red trifásica de 380 eficaces de líea y 50Hz. Se coecta a la salida ua carga altamete iductiva que cosume ua corriete prácticamete costate de 00A. Calcular el valor del águlo de disparo ecesario para que el valor medio de la tesió de salida sea de 00. a) 58,76 b) 68,76 c) 78,76 d) 88,76 Págia 7 de 9

18 . La gráfica siguiete correspode a u rectificador e puete trifásico, idicar el valor del águlo de disparo. a) 50 b) 80 c) 0 d) U rectificador trifásico simple cotrolado se alimeta co ua tesió eficaz fase-eutro de 0. La carga es ua fuete de corriete costate de 00 A. Si la frecuecia de etrada del rectificador es de 50 Hz, calcular la amplitud del armóico de 750 Hz cuado el águlo de disparo es de 30. a),6 b) 7,34 c),4 d) 30,04 4. La gráfica iferior muestra las tesioes de etrada y la tesió e u tiristor. Idicar de qué tiristor se trata. a) T4 b) T c) T5 d) T T T r s t T 3 0 T 4 T 5 T 6 5. U rectificador trifásico simple cotrolado se alimeta co ua tesió eficaz fase-fase de 380. La carga es ua resistecia de 3 Ω. Calcular el valor medio de la tesió de salida cuado el águlo de disparo es 95. a) 44,67 b) 63,7 c) 77,37 d) 09,4 Págia 8 de 9

19 6. E el rectificador aterior, calcular el valor eficaz de la corriete de cada fase del trasformador. a) 0,4 A b) 5,4 A c) 30,4 A d) 35,4 A 7. E la figura aparece la tesió de salida y la corriete de salida de u rectificador. Idicar las características del mismo. a) E0, α60, L 0 b) E00, α60, L0 c) E0, α60, L0 d) E00, α60, L 0 8. Sea u rectificador cotrolado de cuatro cuadrates co carga iductiva. Idicar la forma de oda de la corriete e la fase (I ) del trasformador cuado el águlo de disparo es de I 3 a) I I 0 b) I c) I d) 9. La gráfica siguiete muestra la tesió de salida de u iversor. Calcular el valor eficaz del armóico fudametal de la tesió de salida. a) 43, b) 86,43 c) 9,65 d) 7,86 96 SAL -96 Págia 9 de 9

20 0. E el iversor del problema aterior, calcular el valor eficaz del armóico de 350 Hz de la tesió de salida. La frecuecia del armóico fudametal es de 50 Hz. a) 6,7 b),35 c) 8,5 d) 4,69. Sea u iversor trifásico co modulació PWM. La forma de oda de la tesió de salida aparece e la figura, y el ídice de modulació es x 0,9. Calcular la amplitud del primer armóico de la tesió fase-fase. a) 45,00 b) 77,94 c) 90,00 d) 55,9. U iversor moofásico preseta ua tesió de salida co el coteido armóico de la tabla siguiete. Idicar cuáles so los mejores valores para u filtro LC que se coloque a la salida del iversor. a) L 6,33 mh, C 00 µf b) L 40,5 mh, C 000 µf c) L,0 mh, C µf d) L 0 µh, C 0 µf Frecuecia (Hz) Amplitud () E la figura se represeta las curvas características que delimita la zoa de disparo seguro del tiristor represetado e dicha figura. Si la resistecia R es de 36Ω y tiee ua toleracia del 0%, qué rago de valores puede tomar SG? a) 6,96 7,54 b) 5,53 8,5 c) 5,53 7,54 d) 6,96 8,5 Págia 0 de 9

21 4. Sea u rectificador trifásico simple cotrolado, co tesió fase-eutro de 7 eficaces. Calcular la potecia disipada e cada tiristor cuado la carga es ua fuete de corriete de 0A y el águlo de disparo es de 45. Datos del tiristor: umbral,, r diámica 0 mω. a) 6,67 W b) 0,67 W c) 4,67 W d) 8,67 W 5. Calcular la potecia disipada por el IGBT de la figura. Datos: f,5 khz, DS(SAT)., ciclo de servicio t o /T 0.45, t r 500 s, t f 750 s, t d(o) 350 s, t d(off) 600 s, R D 5 Ω, DD 600. a) 7,3 W b) 87,3 W c) 0,3 W d) 7,3 W R 5 Ω dc U tiristor motado sobre u radiador preseta la impedacia térmica trasitoria de la figura. Desde t 0 hasta t 60 s, el tiristor disipa 500 W. A partir de ese mometo pasa a disipar 00 W. Si la temperatura ambiete es de 40 C, calcular la temperatura e la uió cuado ha trascurrido 00 segudos. a) 68 C b) 76 C c) 84 C d) 9 C 7. U semicoductor disipa ua potecia de 7W. La temperatura ambiete es de 40 C y la máxima temperatura que soporta el semicoductor es de 50 C. Las resistecias térmicas uió-caja, caja-disipador y uió-ambiete (si disipador) so, respectivamete, C/W, 0,4 C/W y 50 C/W. Hay que decidir si es ecesario emplear u radiador y, si fuera ecesario, hay que elegir el de meor tamaño (meor volume) que cumpla las codicioes térmicas. a) Si radiador b) LS80. Rdisipador-ambiete 7, C/W (logitud x achura x altura 5 x 4 x 38 mm) c) LS300. Rdisipador-ambiete C/W (logitud x achura x altura 0 x 44 x 37 mm) d) PF75. Rdisipador-ambiete 3 C/W (logitud x achura x altura x x 9 mm) TEORÍA. Cotrol de la tesió de salida de iversores. Págia de 9

22 ELECTRONICA DE POTENCIA HOJAS DE PROBLEMAS CAPITULO : CONERTIDORES CA/CC. Dibujar la forma de oda de u rectificador: a) e puete moofásico (o bifásico) semicotrolado, carga iductiva y águlo de disparo de 90. b) e puete trifásico semicotrolado, carga iductiva y águlo de disparo de 90.. Idicar a qué tipo de rectificador y a qué águlo de disparo correspode las siguietes gráficas de la tesió de salida de u rectificador. a) b) c) 3. La gráfica de la figura correspode a u rectificador e puete trifásico semicotrolado. Idicar qué semicoductores coduce e el itervalo marcado. 4. Sea u rectificador trifásico simple, co tesió fase-eutro 0. a) Cuado la carga es iductiva y α 5, calcular: a) El valor medio de la tesió de salida a) La amplitud de los dos primeros armóicos b) Cuado la carga es resistiva y α 45, calcular el valor medio de la tesió de salida. 5. Sea u rectificador e puete trifásico, alimetado desde ua líea de 380 etre fases. a) Cuado la carga es iductiva y α 75, calcular: a) El valor medio de la tesió de salida a) La amplitud de los dos primeros armóicos b) Cuado la carga es resistiva y α 90, calcular el valor medio de la tesió de salida. 6. Sea u rectificador bifásico simple o cotrolado, alimetado co ua tesió fase-eutro de 00 eficaces y 50 Hz. La corriete por la carga es costate y de valor 0 A. Calcular el valor de la iductacia de dispersió (fugas) del trasformador sabiedo que el águlo de comutació es Sea u rectificador trifásico simple bidireccioal e corriete co carga iductiva pura. Dibujar las formas de oda de la tesió de salida y la corriete por la fase del trasformador cuado el águlo de disparo es: 30, 0, 0 y 300. Págia de 9

23 ELECTRONICA DE POTENCIA HOJAS DE PROBLEMAS 8. Sea u rectificador e puete trifásico bidireccioal e corriete co carga iductiva pura. Dibujar las formas de oda de la tesió de salida y la corriete por la fase del trasformador cuado el águlo de disparo es: 30, 0, 0 y Sea u rectificador e puete trifásico cuya tesió de etrada es de 380 eficaces fase-fase. Calcular el valor medio y eficaz de la corriete e cada tiristor, el valor eficaz de la corriete e cada devaado del trasformador y la máxima tesió e cada tiristor para α 30 cuado: a) la corriete de salida es costate I 500 A. b) la carga es resistiva, R Ω. 0. U rectificador trifásico e puete o cotrolado se alimeta co ua tesió fase-eutro de 00 eficaces. La carga es ua resistecia de Ω. a) Determiar la corriete media por cada diodo. b) Determiar la tesió de pico e cada diodo. c) Determiar la corriete eficaz e cada devaado del trasformador.. U rectificador hexafásico simple o cotrolado se alimeta co ua tesió fase-eutro de 00 eficaces. La carga es ua resistecia de Ω. a) Determiar la corriete media por cada diodo. b) Determiar la tesió de pico e cada diodo. c) Determiar la corriete eficaz e cada devaado del secudario del trasformador.. Para el rectificador co carga RLE y la tesió de salida de la figura, idicar la afirmació correcta: a) L 0, R 0 y E00 b) L0, R 0 y E00 c) L 0, R 0 y E0 d) L 0, R0 y E0 R L E 3. La gráfica de la figura correspode a u rectificador bifásico simple o cotrolado y carga R-L-E. La figura superior es la corriete de salida y la figura iferior es la tesió de etrada de la fase. Idicar cuál es el valor de la carga. a) L 0, R 0 y E 00 b) L 0, R 0 y E 00 c) L 0, R 0 y E 0 d) L 0, R 0 y E0 4. La gráfica de la figura correspode a la tesió de salida de u rectificador co carga R-L-E. Idicar cuál es el valor de la carga. a) L 0, E 50 y α 90 b) L 0, E 50 y α 90 c) L 0, E 0 y α 50 d) L 0, E 0 y α 50 Págia 3 de 9

24 ELECTRONICA DE POTENCIA HOJAS DE PROBLEMAS 5. Las gráficas siguietes correspode a dos rectificadores reversibles e corriete, idicar el águlo de disparo de cada uo: a) b) 3 Págia 4 de 9

25 ELECTRONICA DE POTENCIA HOJAS DE PROBLEMAS CAPITULO 3: CONERTIDORES CC/CA. U iversor moofásico semipuete y co pulso úico por semiciclo, tiee ua tesió de 4 e cada semibatería. Calcular la tesió del armóico fudametal.. U iversor moofásico e puete y pulso úico por semiciclo tiee ua tesió e cada semibatería de 00. El águlo de cotrol (desfase etre los dos semipuetes) es de 80. Calcular el valor de pico del armóico fudametal de la tesió de salida. 3. U iversor moofásico semipuete co modulació seoidal e ídice de modulació x 0,65, tiee ua tesió de 4 e cada semibatería. Calcular la tesió del armóico fudametal. 4. U iversor moofásico e puete co modulació seoidal tiee ua tesió e cada semibatería de 00. El desfase etre moduladoras (desfase etre los dos semipuetes) es de 80. El ídice de modulació es 0,85. Calcular el valor de pico del armóico fudametal de la tesió de salida. 5. U iversor moofásico preseta ua tesió de salida co el siguiete coteido armóico Frecuecia (Hz) Amplitud () Calcular u filtro LC que se coloque a la salida del iversor. 6. Sea u iversor PWM de dos iveles co frecuecia portadora 50 Hz y k 40. Calcular el filtro ecesario para reducir el valor del primer armóico al %. 7. E u iversor semipuete la corriete por la carga tiee forma seoidal, su valor eficaz es 60 A y su frecuecia 50 Hz. La tesió de cada semibatería es 50 y la frecuecia de comutació 0 khz. Calcular la potecia disipada por comutació e cada IGBT. Datos del IGBT: td(o) 50 s, tr 40 s, td(off) 300 s, tf 35 s. 8. Sea u iversor e puete moofásico. La tesió de salida (etre fases) aparece e la figura. Idicar el valor de los águlos de desfase de moduladoras y portadoras, φ y φ. 9. Sea u iversor e puete moofásico. La tesió de salida (etre fases) aparece e la figura. Idicar el valor de los águlos de desfase de moduladoras y portadoras, φ y φ. 4 Págia 5 de 9

26 ELECTRONICA DE POTENCIA HOJAS DE PROBLEMAS CAPITULO 4: EL TIRISTOR. U rectificador bifásico simple cotrolado está alimetado por ua tesió simple (fase-eutro) de 00 eficaces. El rectificador alimeta ua resistecia de Ω. La tesió umbral del tiristor es de y su resistecia diámica de 40 mω. Calcular la potecia que disipa cada tiristor cuado el águlo de disparo es 90.. E el circuito de la figura, la corriete de puerta Ip es de 0,5 A, R 000 Ω, Ieclavamieto 0 ma. Calcular la corriete por el tiristor cuado se deja de aplicar la corriete de puerta y: a) e 00 b) e 00 e R 3. U tiristor preseta uas características de puerta como las de la figura. Se dispara mediate el cierre del iterruptor I. Idicar cuál es la forma correcta de disparar el tiristor. a) 5, R 0 Ω, duració del pulso 50 % b) 0, R 0 Ω, duració del pulso 50 % c) 0, R 0 Ω, duració del pulso 00 % d) 5, R 0 Ω, duració del pulso 00 % R I 4. Sea u rectificador bifásico simple cotrolado, co tesió fase-eutro de 0 eficaces. Calcular la potecia disipada e cada tiristor cuado la carga es ua fuete de corriete de 0 A y el águlo de disparo es 90. Datos del tiristor: umbral,5, rdiámica 30 mω. 5 Págia 6 de 9

27 ELECTRONICA DE POTENCIA HOJAS DE PROBLEMAS CAPITULO 5: EL IGBT. El IGBT SKM400GA0D de la marca SEMIKRON se emplea e el circuito de la figura. Calcular la potecia que disipa cuado comuta a ua frecuecia de 0 khz. Datos: DS(SAT).5, tr 700 s, tf 500 s, ciclo de servicio 0.5 R Ω DD 500. Calcular el puto de trabajo del IGBT de la figura aterior cuado GS 5, empleado sus gráficas I C CE. 3. U IGBT se mota e u circuito co ua fuete de tesió cotiua y ua resistecia. Tiee aplicada ua tesió de puerta periódica, como se idica e la figura. Calcular la potecia disipada (tato por comutació como por coducció) e el IGBT. Datos del IGBT: ds(o), td(o) 50 s, tr 40 s, td(off) gs 300 s, tf 35 s. dc 0 t (µs) R Ω 6 Págia 7 de 9

28 ELECTRONICA DE POTENCIA HOJAS DE PROBLEMAS CAPITULO 6: REGIMEN TERMICO. U diodo tiee ua temperatura e la uió de 5 C cuado disipa ua potecia de 00 W. La temperatura ambiete es de 40 C. Las resistecias térmicas uió-caja y caja-radiador so 0,0 y 0,05 C/W respectivamete. Calcular la resistecia térmica del radiador que debe motarse.. U tiristor motado sobre u radiador preseta la impedacia térmica trasitoria de la figura. La potecia que disipa el tiristor es de 450 W. Si la temperatura ambiete es de 5 C, calcular la temperatura e la uió cuado ha trascurrido 00 segudos. 3. U tiristor motado sobre u radiador preseta la impedacia térmica trasitoria de la figura. E el arraque de u motor, la potecia que disipa el tiristor es de 900 W durate los primeros 30 segudos y 450 W a partir de ese istate. Si la temperatura ambiete es de 5 C, calcular la temperatura e la uió cuado ha trascurrido 00 segudos. 4. U tiristor motado sobre u radiador preseta la impedacia térmica trasitoria de la figura. Desde t 0 hasta t 60 s el tiristor disipa 000 W. A partir de ese mometo pasa a disipar 0 W. Si la temperatura ambiete es de 40 C, calcular la temperatura e la uió cuado ha trascurrido 00 segudos. 7 Págia 8 de 9

29 . ALGUNOS ASPECTOS BÁSICOS INTRODUCCIÓN AL APRENDIZAJE COOPERATIO La clase se orgaiza de forma activa. E clase, el alumo hace, o se dedica a escuchar y escribir Se trabaja e grupos de tres alumos. Se pretede que los grupos sea estables El profesor actúa de orietador y orgaizador La presecia de los compañeros de grupo es ua ayuda: platea dudas, resuelve dudas, aima a trabajar, Es ua actividad más parecida al etoro laboral. ENTAJAS DEL APRENDIZAJE COOPERATIO Los ivestigadores idica que, idepedietemete de la materia, los estudiates que trabaja e pequeños grupos logra u mayor redimieto, que cuado se emplea otros métodos de eseñaza. Estos alumos cosigue: mayor redimieto académico, mayor persistecia después de la graduació, mayor habilidad para el razoamieto y el pesamieto crítico, compresió más profuda de la materia, meores iveles de estrés y asiedad, mayor motivació, mayor habilidad para ver situacioes desde otras perspectivas, relació más positiva y de apoyo mutuo co compañeros, actitud más positiva hacia la materia y mayor autoestima. Hay muchos estudios que demuestra que los estudiates que aprede cooperativamete cosigue mejores calificacioes que los que trabaja el material de forma idividual. Felder idica ua mejora del úmero de aprobados del 36 % al 58 y 65 %. Los estudiates aprede más haciedo que escuchado. Los estudiates débiles, cuado se ecuetra atascados co ua asigatura, tira ates la toalla cuado trabaja solos, mietras que utilizado el trabajo e grupo permaece más. Los estudiates fuertes, al explicar y clarificar el material a los alumos más débiles, habitualmete descubre y llea sus laguas. Se ecesita resposabilidad idividual, ya que hay alumos que tiee tedecia atural a domiar el grupo y otros a o tomar resposabilidad. Evaluació del trabajo del grupo: cuestioarios. Cuado los estudiates trabaje como Igeieros Técicos, trabajará e equipos. El 38,8 % de las empresas que cotrata titulados uiversitarios utiliza etrevistas e grupo. 3. POSIBLES DIFICULTADES O RETICENCIAS Es mejor utilizar el tiempo escuchado al profesor que trabajado co compañeros que sabe ta poco como uo mismo. Me ha ido bie fiádome de mi propio esfuerzo y o quiero que me estorbe otros alumos co diferetes métodos de trabajo. Timidez o falta de costumbre de compartir el trabajo co los compañeros. Los estudiates fuertes puede pesar que sus compañeros les va a retrasar. Los estudiates débiles puede pesar que va a ser igorados e las reuioes de grupo. BIBLIOGRAFÍA: J. Bará, M. alero, Taller de Formació: Técicas de Apredizaje Cooperativo, Uiversidad Politécica de Cataluña. R.M. Felder, R. Bret, Cooperative Learig i Techical Courses: Procedures, Pitfalls, ad Payoffs, October 994. Speakig of Teachig, Staford Uiversity Newsletter o Teachig, Witer 999, ol. 0, No.. Las empresas pide más, EL PAIS, domigo 3 de octubre de 004. Págia 9 de 9

30 PRACTICAS DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA (3º I. T. I. ELECTRICIDAD) CURSO 009/00 Codició geeral: la asistecia al laboratorio es obligatoria, cada falta de asistecia supoe ua reducció de 0,5 putos e la ota idividual sobre putos de calificació máxima del laboratorio. PRÁCTICA : RECTIFICADORES SEMICONTROLADOS ( puto) Cada grupo debe prepararse para la realizació de u exame (e grupo) de motaje de dos rectificadores semicotrolados e el laboratorio. Los motajes so el puete bifásico (moofásico) semicotrolado y el rectificador bifásico simple semicotrolado. El exame a realizar se preseta a cotiuació. Se realizará el cuarto día de prácticas si igú tipo de material. EXAMEN. Comprobar que se ecuetra e correcto estado los siguietes elemetos: dos geeradores de impulsos, dos tiristores, soda para el osciloscopio. Notas: Si sobre u compoete (tiristor o geerador de impulsos) poe algua idicació de ecotrarse deteriorado ( MAL, NO, etc.) o de debe utilizar.. Realizar el motaje de u rectificador e puete bifásico (moofásico) semicotrolado alimetado desde 44 eficaces, situado u águlo de disparo de. Utilizar como carga ua resistecia de 50 Ω. Cuado el circuito fucioe correctamete AISAR AL PROFESOR PARA COMPROBAR EL FUNCIONAMIENTO. Dibujar de forma correlativa la forma de oda de la tesió de etrada, la tesió e T y D y la tesió de salida (poer valores de tesió e el dibujo). Nota: se recomieda dibujar el esquema completo e primer lugar (icluyedo las coexioes de los trasformadores de impulsos y geeradores de impulsos). 3. Medir la corriete media por: etrada, carga, u tiristor y u diodo. AISAR AL PROFESOR PARA COMPROBAR LA MEDIDA. Ietrada, Icarga, Itiristor, Idiodo 4. Calcular teóricamete el valor medio de la tesió de salida. Medir el valor medio de la tesió de salida. AISAR AL PROFESOR PARA COMPROBAR LA MEDIDA. 5. Sustituir, e el circuito aterior, la carga resistiva de 50 Ω por ua carga formada por ua resistecia de 50 Ω e serie co ua iductacia de 00 mh. isualizar e el osciloscopio la tesió de salida y la corriete de salida, y dibujarlas de forma correlativa. AISAR AL PROFESOR PARA COMPROBAR EL FUNCIONAMIENTO. 6. Realizar el motaje de u rectificador bifásico simple semicotrolado alimetado -0- eficaces, situado u águlo de disparo de. Utilizar como carga ua resistecia de 50 Ω. Cuado el circuito fucioe correctamete AISAR AL PROFESOR PARA COMPROBAR EL FUNCIONAMIENTO. Dibujar de forma correlativa la forma de oda de la tesió de etrada, la tesió e T y D y la tesió de salida (poer valores de tesió e el dibujo). Nota: se recomieda dibujar el esquema completo e primer lugar (icluyedo las coexioes de los trasformadores de impulsos y geeradores de impulsos). 7. Sustituir, e el circuito aterior, la carga resistiva de 50 Ω por ua carga formada por ua resistecia de 50 Ω e serie co ua iductacia de 00 mh. isualizar e el osciloscopio la tesió de salida y la corriete de salida, y dibujarlas de forma correlativa. AISAR AL PROFESOR PARA COMPROBAR EL FUNCIONAMIENTO. Págia 30 de 9

31 CAPÍTULO : INTRODUCCIÓN.. TIPOS DE CONERTIDORES ELECTRÓNICOS DE POTENCIA CONERTIDORES CA/CC (RECTIFICADORES) FUNCIÓN: Geerar ua tesió cotiua a partir de ua tesió altera. CONTROL: Tesió de salida cotiua regulada. EJEMPLOS DE APLICACIONES: Fuete de Alimetació, Cotrol de Máquias de CC, Cargador de Baterías, etc. CONERTIDORES CC/CA (INERSORES) FUNCIÓN: Geerar ua tesió altera a partir de ua tesió cotiua. CONTROL: Tesió de salida altera regulada e frecuecia y tesió. EJEMPLOS DE APLICACIONES: Cotrol de elocidad de Máquias de CA, Sistemas de Alimetació Iiterrumpida (SAI), Eergías Reovables, etc. CONERTIDORES CC/CC FUNCIÓN: Geerar ua tesió cotiua a partir de ua tesió cotiua de diferete valor. CONTROL: Tesió de salida cotiua regulada, mayor y/o meor que la tesió de etrada. CON/SIN TRANSFORMADOR: Co/si aislamieto etre etrada y salida. EJEMPLOS DE APLICACIONES: Fuetes de Alimetació, Cotrol de Máquias de CC. CONERTIDORES CA/CA (CICLOCONERTIDORES) FUNCIÓN: Geerar ua tesió altera a partir de ua tesió altera de diferete tesió y frecuecia. CONTROL: Tesió de salida altera regulada e frecuecia y tesió. EJEMPLOS DE APLICACIONES: Cotrol de elocidad de Motores de CA de muy alta potecia. Bibliografía: Hart... SEMICONDUCTORES DE POTENCIA Tesió Máxima Corriete Máxima Potecia Tiempos de comutació DIODO TIRISTOR IGBT MOSFET Td(o) Tr Td(off) Tf Págia 3 de 9

32 CONERTIDORES CA/CC (RECTIFICADORES) Los covertidores CA/CC se ecarga de trasformar eergía eléctrica de corriete altera a corriete cotiua. La tesió de etrada es u sistema de tesioes polifásico (habitualmete moofásico o trifásico). Ates de comezar u estudio aalítico de este tipo de covertidores se va a presetar las topologías fudametales empleadas. Sobre ellas se va a aalizar las formas de oda de las tesioes y las corrietes de los covertidores. Los rectificadores se va a clasificar e tres grupos segú el tipo de semicoductores que utilice. Se deomia rectificadores o cotrolados a aquellos que emplea solamete diodos, rectificadores cotrolados a los que utiliza exclusivamete tiristores, y rectificadores semicotrolados a los que usa ambos tipos de semicoductores simultáeamete. Se va a utilizar dos tipos de cargas para aalizar las formas de oda de los rectificadores, carga resistiva y carga fuete de corriete costate. La seguda de ellas represeta ua carga fuertemete iductiva, capaz de mateer la corriete prácticamete costate durate u úmero elevado de ciclos de la tesió de alimetació. E las gráficas que ilustra el comportamieto de los rectificadores co carga iductiva, la corriete costate tiee u valor de 000 A.. TOPOLOGÍAS FUNDAMENTALES Todos los rectificadores que se va a aalizar se va a alimetar desde u trasformador. Su misió es triple. E primer lugar, proporcioar aislamieto eléctrico respecto de la red de alimetació. E segudo lugar, sumiistrar el ivel de tesió apropiado a la aplicació del rectificador. Y e tercer lugar, proporcioar el úmero de fases adecuado a la aplicació (,, 3, 6,...)... RECTIFICADORES NO CONTROLADOS Los rectificadores o cotrolados sólo utiliza diodos, por lo que o puede hacer u cotrol de la tesió de salida, sio que ésta viee determiada por el valor de la tesió de etrada y la relació de trasformació del trasformador. a) Rectificador Moofásico Cuado la tesió de alimetació es moofásica y la carga es resistiva, el diodo coduce cuado la tesió de etrada es positiva. D R Si la carga es ua fuete de corriete costate, el diodo coduce e todo mometo y, por tato, las tesioes de salida y de etrada so iguales. D I Págia 3 de 9

33 b) Rectificador bifásico simple E este caso el rectificador se alimeta co dos tesioes que tiee u desfase de 80. Estas dos tesioes se geera mediate u trasformador co toma itermedia e el secudario. Cuado la carga es resistiva, coduce el diodo que tiee mayor tesió e su áodo, por lo que a la salida aparece ua tesió compuesta por las semiodas positivas. Si la carga es iductiva (fuete de corriete costate), la corriete de salida tiee que circular siempre por uo de los dos diodos. Como se puede apreciar e las figuras, la corriete comuta etre los dos diodos, coduciedo e cada istate aquel que tiee mayor tesió aplicada al áodo. D D Z Z R Z: I cte c) Rectificador trifásico simple El rectificador trifásico simple se alimeta desde u trasformador trifásico coectado e estrella. Cada fase se coecta a u áodo. Todos los cátodos se ue co u extremo de la carga, mietras que el otro extremo de la carga se ue al eutro del trasformador. El diagrama de fases de la tesió del secudario muestra tres vectores desfasados 0, como se puede ver tambié e las gráficas de las tesioes de etrada. E cada istate va a coducir el diodo que tega mayor tesió aplicada al áodo, por lo que la tesió de salida está formada por las cúpulas del sistema trifásico de tesioes. D 0 D D3 3 R 3 Págia 33 de 9

34 d) Rectificador hexafásico simple Este rectificador es totalmete similar al aterior e cuato a comportamieto. Se alimeta desde u trasformador co seis fases e el secudario, desfasadas 60, coectadas e estrella. El primario es trifásico, mietras que el secudario tiee tres fases co toma itermedia e cada ua de ellas. Si se ue las tomas itermedias de las tres fases del secudario se obtiee seis fases de salida. Por lo demás el comportamieto es similar al caso aterior. D D D3 3 4 D D5 D 6 R 3 Págia 34 de 9

35 e) Rectificador bifásico e puete Este rectificador tambié se puede deomiar rectificador moofásico simple, auque e este curso se va a deomiar bifásico, y se va a supoer que hay ua toma itermedia e el secudario, auque o se va a utilizar. Cuado la tesió del secudario es positiva coduce los diodos y 4, mietras que cuado la tesió es egativa lo hace los diodos y 3. El resultado es que e la salida aparece los semiperiodos positivos de la tesió de etrada. Hay que otar que e la gráfica iferior aparece la tesió de etrada de la fase, es decir, la mitad de la tesió del secudario. D D R D 3 D 4 f) Rectificador trifásico e puete El rectificador trifásico e puete utiliza u trasformador trifásico, pero o coecta el eutro. Cada fase va uida a ua rama formada por dos diodos. E u rectificador de este tipo iterviee las tesioes simples y las tesioes de compuestas, cuyos desfases se puede apreciar e la figura. Este rectificador se puede cosiderar que es igual que dos rectificadores trifásicos simples e serie, dode uo tiee los cátodos uidos y el otro tiee los áodos uidos, como se ve e la figura de la derecha. La tesió del rectificador trifásico simple superior A0 está formada por las cúpulas de las tres tesioes simples ( 0, 0, 30 ). La tesió del rectificador trifásico simple iferior B0 está formada por las cúpulas iferiores de las tesioes simples, ya que e este caso los diodos tiee los áodos uidos, por lo que coduce, e cada istate, el diodo que tiee meor tesió aplicada al cátodo. E ambas figuras se idica qué diodo coduce e cada istate. El diodo D coduce cuado la tesió 0 es la mayor de las tres tesioes simples, mietras que el diodo D 4 coduce cuado la tesió 0 es la meor de las tres tesioes simples. La tesió de salida del puete rectificador AB es la diferecia las tesioes de cada rectificador simple A0 - B0. La gráfica de la tesió del rectificador e puete AB se puede obteer, gráficamete, restado puto a puto las gráficas de las tesioes A0 y B0. La corriete de salida del rectificador e puete circula, e cada istate, por u diodo de los tres superiores y por u diodo de los tres iferiores. Cuado coduce, por ejemplo, los diodos D y D 5 la tesió A0 es 0, la tesió B0 es 0 y la tesió AB es. D D D 3 D D A 3 R 3 D3 0 D 4 D 5 D 6 0 D 4 R 3 D5 B D Págia 35 de 9

36 D D D 3 A0 B0 D 5 D 6 D 4.. RECTIFICADORES CONTROLADOS AB Los rectificadores cotrolados tiee las mismas topologías que los rectificadores o cotrolados, pero e vez de teer diodos, está compuestos por tiristores. Aparece ua ueva variable que es el águlo de disparo α de los tiristores. Éste es el águlo que se retrasa el disparo de los tiristores respecto del puto de comutació atural (istate de comutació si se tratara de diodos). Cuado el águlo de disparo es de 0 el comportamieto es igual que si se tratara de u rectificador de diodos. a) Rectificador trifásico simple Cuado la carga es resistiva hay que teer e cueta dos cosas. La primera es que la tesió de salida o puede ser egativa, por lo que cuado la tesió de salida se hace cero, el tiristor se corta. La seguda es que cuado u tiristor está coduciedo y se dispara otro, sólo uo permaecerá coduciedo, y será aquel que tega mayor tesió de áodo. La primera figura de la derecha correspode a carga resistiva y águlo de disparo α de 0. Los tiristores se dispara e el puto de comutació atural y la forma de oda es igual que la de u rectificador de diodos. Cuado el águlo de disparo es de 0, los tiristores se dispara 0 después del puto de comutació atural, por lo que durate 0 la tesió de salida sigue siedo igual que la tesió de la fase del tiristor aterior. Cuado el águlo de disparo es de 60, la tesió de salida se hace cero ates de que se dispare el tiristor siguiete, por lo que hay tiempos e que la tesió de salida es cero. Este caso se deomia coducció discotiua. Cuado la carga es iductiva y el águlo de disparo es meor de 30, la tesió de salida o llega a hacerse cero y su forma de oda es igual que cuado la carga es resistiva. La forma de oda se hace diferete cuado el águlo supera dicho valor. Como la corriete de salida es costate siempre debe de coducir algú tiristor. Por ello, el tiristor que viee coduciedo permaece e este estado hasta que se dispara el siguiete tiristor, auque la tesió de su fase se haga egativa, como se observa e la figura. 5 Págia 36 de 9